1. 指标定义与分级方法
1.1 MHW 强度指数（I）定义
为更加准确地刻画热浪事件对生态系统的累积影响，本研究采用如下公式定义 MHW 强度指数 I：
- $SST_t$ 为事件第 $t$ 天的海表温度；
- $T_{\text{threshold}}$ 为气候态第90百分位温度阈值；
- $D$ 为事件持续天数。
该定义综合考虑了 异常强度（温度偏离程度） 和 持续性（持续天数） 两个关键维度，能更真实地反映热浪事件的累积效应。
1.2 Chla 响应计算与分级
为衡量 MHW 事件对叶绿素浓度的生态影响，统计每次事件期间的 区域平均 Chla 异常日值 并进行累计：
1.3 分级方法
采用全样本四分位数分位点（Q25 和 Q75）对两个指标进行等级划分：
- MHW Intensity 分级：
- Weak：$I \leq Q25$
- Moderate：$Q25 < I \leq Q75$
- Strong：$I > Q75$
- Chla 响应分级：
- Strong：$累计异常 \leq Q25（强负异常）$
- Moderate：$Q25 < 值 \leq Q75$
- Weak：$值 > Q75（无异常或正异常）$
- Positive_Weak：$0 < 值 ≤ 0.5$
- Positive_Moderate：$0.5 < 值 ≤ 1.5$
- Positive_Strong：$值 > 1.5$
2. 分类响应分析结果
2.1 响应分布特征
将74个 MHW 事件按强度等级分类，统计每组内不同 Chla 响应等级的事件数量如下：
| MHW 强度 | Chla Strong | Moderate | Weak | PosWeak | PosModerate | PosStrong | N_evt |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Weak | 1 | 19 | 8 | 2 | 0 | 0 | 18 |
| Moderate | 7 | 24 | 7 | 0 | 0 | 0 | 38 |
| Strong | 10 | 5 | 3 | 1 | 0 | 2 | 18 |
从分布情况来看：
- 在 Weak MHW 中，55.6% 的事件属于 Moderate 响应，38.9% 为 Weak 响应，仅 5.6% 表现为 Strong 级别的负异常，同时有约 11.1% 的事件表现为 Positive_Weak 正异常，表明低强度热浪通常难以引发显著负向Chla抑制，但偶尔伴随叶绿素浓度轻微升高。
- Moderate MHW 呈现双峰特征，60.5% 事件为 Moderate 响应，18.4% 的事件表现出较强负异常，且无正异常事件，反映中等强度热浪存在一定的扰动能力且负异常占主导。
- Strong MHW 中，55.6% 的事件对应强烈负异常响应，比例显著上升，另外约 16.7% 的事件出现了正异常响应（含 Positive_Weak 和 Positive_Strong），进一步表明当热浪强度超过阈值后，生态系统负面影响显著，但同时存在少量生态正响应事件，体现生态效应的复杂性和多样性。
进一步分析各等级下 Chla 累计响应的统计特征如下：
| MHW_Class | ChlMean | ChlMedian | IQR | ChlMin | ChlMax |
|---|---|---|---|---|---|
| Weak | -0.894535689 | -0.705811022 | 1.30998443 | -2.694759392 | 0.077973681 |
| Moderate | -1.694446265 | -1.383813561 | 1.673541588 | -5.776853765 | -0.125182496 |
| Strong | -3.958752415 | -2.668875016 | 5.281406947 | -16.4424525 | 2.644659939 |
- 平均值与中位数显示 Chla 下降幅度随 MHW 强度增加而加深；
- IQR 值持续增大，表明热浪越强，其对 Chla 的影响越不稳定，可能受局地条件调控加剧；
- 最大与最小值范围显著扩大，尤其 Strong 档中出现了极端负异常（–16.44）及正异常（最大值2.64），提示极端 MHW 事件可能触发严重的生态风险和多样化的生态响应。
综上，MHW 强度不仅决定了 Chla 异常的平均水平，也显著调制其响应的不确定性与极端性特征，表明生态系统对不同强度热浪的响应具有阈值效应和潜在非线性，同时伴有少量正向响应事件，提示生态反应复杂且多样。
2.2 响应等级比例趋势
为进一步量化不同 MHW 强度等级下 Chla 响应类型的概率结构，计算每一热浪等级中各类 Chla 响应所占百分比，包括负异常（Strong、Moderate、Weak）和正异常（Positive_Weak、Positive_Moderate、Positive_Strong）：
| MHW 强度 | Strong (%) | Moderate (%) | Weak (%) | PosWeak (%) | PosModerate (%) | PosStrong (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Weak | 5.6 | 55.6 | 38.9 | 11.1 | 0 | 0 |
| Moderate | 18.4 | 60.5 | 21.1 | 0 | 0 | 0 |
| Strong | 55.6 | 27.8 | 16.7 | 5.6 | 0 | 11.1 |
分析结果显示：
- Strong 负异常响应比例随 MHW 强度显著上升，从弱热浪的 5.6% 增至强热浪的 55.6%，表明热浪越强，越可能诱发大范围、强烈的浮游植物衰退；
- Moderate 负异常响应在所有强度等级中均为主导类别，但其比例随强度上升逐步下降（从 60.5% 降至 27.8%），说明部分事件响应强度具备转化空间；
- Weak 负异常响应比例持续下降，且在 Strong 档中降至最低（16.7%），进一步支持强热浪在调节光合生态过程中的主导性；
- 正异常响应主要出现在弱和强热浪中，弱热浪中约占 11.1%（Positive_Weak），强热浪中约占 16.7%（含 Positive_Weak 和 Positive_Strong），提示部分事件浮游植物可能受环境因素影响呈现浓度升高，反映生态响应的复杂多样性。
这一趋势反映出：MHW 对 Chla 响应的调控不仅体现在平均幅度上，更表现为响应类别分布结构的整体转移，呈现典型的“强度推动响应等级迁移”特征。
2.3 显著性统计检验
为验证 MHW 强度对 Chla 响应的影响是否在统计学上显著，本文采用单因素方差分析（ANOVA）对三个强度等级对应的 Chla 累计异常值进行检验。
- ANOVA 检验结果：F = 7.16，p = 0.0015，达到显著性水平（p < 0.01），说明至少有一组间的平均值存在显著差异；
- 随后进行 Tukey HSD 多重比较，具体比较如下：
| 比较组别 | 均值差（Δ） | p 值 | 显著性 |
|---|---|---|---|
| Weak vs. Moderate | 0.800 | 0.5262 | 不显著 |
| Weak vs. Strong | 3.064 | 0.0019 | 显著 |
| Moderate vs. Strong | 2.264 | 0.0084 | 显著 |
新增的正异常分类未显著改变整体统计结果，但对部分事件的Chla响应值产生微调，导致统计强度略有变化。总体上，强 MHW 组与其余组的差异依然显著，确认强热浪对叶绿素浓度的抑制作用在统计学上具有独立性和强烈性；而弱组与中组之间差异不显著，表明中低强度热浪对生态扰动效应的重叠区间较大。
此外，考虑到部分事件出现正异常响应，未来分析可针对正负异常分开进行，更细致评估各类响应对生态系统的影响。
2.4 季节性结构特征
2.4 季节性结构特征
为探讨 MHW 对 Chla 响应的季节性调制效应，将所有事件依据起始时间划分为春（3–5月）、夏（6–8月）、秋（9–11月）、冬（12–2月）四季，并对各强度等级在各季节的分布进行统计如下：
| MHW_Cla | Winter | Spring | Summer | Autumn |
|---|---|---|---|---|
| Weak | 2 | 7 | 4 | 5 |
| Moderate | 2 | 11 | 11 | 14 |
| Strong | 2 | 0 | 11 | 5 |
分析发现：
- Strong MHW 事件高度集中于夏秋季（占比超过 80%），表明高强度热浪更易在水层稳定性增强、表层增暖显著的时段发生，且生态影响最为显著；
- Weak 事件在四季均有分布，未表现显著季节偏好，且其中正异常事件散布于弱MHW中，提示弱热浪响应受多因素调控；
- Moderate 事件在春、夏、秋季均较为常见，体现了中等强度热浪的多元驱动机制。
同时，正异常事件未打破整体季节性分布格局，正异常多见于弱及强MHW事件，反映生态响应多样且受环境和时序背景调节。
季节性分布背后的机制可能包括：
- 夏秋季海洋热含量高、表层光照强、水体层化增强，浮游植物对温度扰动和营养缺乏更为敏感，热浪对初级生产力的抑制更明显；
- 夏秋为浮游植物高产期，热浪扰动导致生态系统负面响应最大化；
- 冬春季温度较低，初级生产力整体较弱，热浪对生态的直接影响相对有限。
综上，夏秋季为强热浪叠加生物敏感背景的高风险时段，生态响应尤为显著，需重点关注该季节的高温事件及其生态后果。
2.5 相关性分析
为进一步探讨 MHW 强度与 Chla 响应之间的统计关系，本文分别采用 Pearson 相关与 Spearman 等级相关方法，对 74 个事件的 MHW 累计强度（Intensity）与 Chla 累计异常值之间的相关性进行检验。
-
Pearson 相关系数：r = –0.554，p < 0.001
-
Spearman 等级相关系数：ρ = –0.428，p < 0.001
两种方法均表明二者之间存在 中等强度且显著的负相关关系，说明随着热浪强度的增强，区域平均 Chla 异常值越趋向负值，即越可能表现为浮游植物浓度下降。
为了揭示季节性调控机制，分别对四个季节内的 MHW 强度与 Chla 响应进行 Spearman 相关分析，结果如下：
| 季节 | 样本数 n | Spearman ρ | p 值 | 显著性判断 |
|---|---|---|---|---|
| Winter | 9 | –0.317 | 0.4101 | 不显著 |
| Spring | 19 | –0.226 | 0.3499 | 不显著 |
| Summer | 27 | –0.516 | 0.0065 | 显著 |
| Autumn | 15 | –0.664 | 0.0086 | 显著 |
分析结果揭示：
- 在夏季与秋季，MHW 强度与 Chla 负异常之间的耦合关系最为显著，相关系数分别达到 –0.516 和 –0.664，说明强热浪在此阶段更可能导致大范围生物量下降；
- 冬季与春季的相关性不显著，提示该时段生态响应受背景扰动和基线较低影响，热浪效应不明显。
正异常事件未显著改变整体相关结构，体现出热浪强度与叶绿素异常负响应的稳定负向关联，同时强调了季节背景对生态效应的调节作用。